LINUX動態鏈接庫高級應用

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在《LINUX下動態鏈接庫的創建與應用》一文中,我介紹了LINUX動態鏈接庫的基本知識.其要點是:用戶根據實際情況需要,利用dlopen,dlsym,dlclose等動態鏈接庫操作函數,裝入指定的動態鏈接庫中指定的函數,然後加以執行.程序中使用很少的動態函數時,這樣的做法尚可.如果程序需要調用大量的動態函數,那麼采用這樣的編程手段將是非常繁復的,所以我們必須使用一種更為聰明的辦法,以減少代碼量,提高工作效率.這就是現在我要舉例介紹的《LINUX動態鏈接庫高級應用》.

注:本文舉的例子類似上篇文章,只是文件的內容已做相應修改,裁減了不少.示例程序ady.c和兩個動態函數的源程序getdate.c與gettime.c僅修改了頭文件的名字,其內容不再列出.本文使用頭文件為adatetime.h.

要想高效地應用LINUX動態鏈接庫(尤其是用戶自己編寫的),需要做以下工作:

一、編寫合格的動態鏈接庫頭文件

C語言的頭文件,可供一個或多個程序引用,裡面一般定義程序所需的常量,自定義類型及函數原型說明等.其中的函數原型說明,則供編譯器檢查語法,用於排除引用參數時類型不一致的錯誤.只有編寫合格的動態鏈接庫頭文件,程序員才能正確使用動態鏈接庫內的函數.

動態鏈接庫頭文件要采用C語言標准格式,其中的動態函數原型定義,不必象上文介紹的那樣用(*動態函數名)的描述形式.請看下面的例子:(每行開始的數字為所在行行號,為筆者添加,供注解使用)

1 /* adatetime.h : 縱橫軟件制作中心雨亦奇([email protected])編寫, 2002-03-06. */
2;
3 #ifndef __DATETIME_H
4;
5 #define __DATETIME_H
6;
7 /* 日期結構 */
8 typedef struct
9 {
10 int year;
11 int mon;
12 int day;
13 }DATETYPE;
14;
15 /* 時間結構 */
16 typedef struct
17 {
18 char hour;
19 char min;
20 char sec;
21 }TIMETYPE;
22;
23 int getdate(DATETYPE *d); /* 取當前日期 */
24 int gettime(TIMETYPE *t); /* 取當前時間 */
25;
26 #endif
27;

注:與上文的datetime.h文件比較,從該頭文件第23,24行可以看到,動態函數getdate,gettime的原型定義改變了,不再使用(*getdate),(*gettime)的格式了(這種格式使用較為羅嗦).

二、正確編譯與命名動態鏈接庫

為了讓GCC編譯器生成動態鏈接庫,編譯時須加選項-shared.(這點須牢記)

LINUX系統中,為了讓動態鏈接庫能被系統中其它程序共享,其名字應符合“lib*.so*”這種格式.如果某個動態鏈接庫不符合此格式,則LINUX的動態鏈接庫自動裝入程序(ld.so)將搜索不到此鏈接庫,其它程序也無法共享之.

格式中,第一個*通常表示為簡寫的庫名,第二個*通常表示為該庫的版本號.如:在我的系統中,基本C動態鏈接庫的名字為libc.so.6,線程 pthread動態鏈接庫的名字為libpthread.so.0等等.本文例子所生成的動態鏈接庫的名字為libmy.so,雖沒有版本號,但也符合所要求的格式.

生成該動態鏈接庫的維護文件makefile-lib內容如下:

1 # makefile : 縱橫軟件制作中心雨亦奇編寫, 2002-03-07.
2;
3 all : libmy.so
4;
5 SRC = getdate.c gettime.c
6;
7 TGT = $(SRC:.c=.o)
8;
9 $(SRC) : adatetime.h
10 @touch $@
11;
12 %.o : %.c
13 cc -c $?
14;
15 # 動態鏈接庫(libmy.so)生成
16 libmy.so : $(TGT)
17 cc -s -shared -o $@ $(TGT)
18;

運行命令:

$ make -f makefile-lib
$

即生成libmy.so庫.

注: 維護文件中,第17行用-shared選項以生成動態鏈接庫,用-s選項以去掉目標文件中的符號表,從而減小文件長度.

三、共享動態鏈接庫

3.1 動態鏈接庫配置文件

為了讓動態鏈接庫為系統所使用,需要維護動態鏈接庫的配置文件-/etc/ld.so.conf.此文件內,存放著可被LINUX共享的動態鏈接庫所在目錄的名字(系統目錄/lib,/usr/lib除外),各個目錄名間以空白字符(空格,換行等)或冒號或逗號分隔.一般的LINUX發行版中,此文件均含一個共享目錄/usr/X11R6/lib,為X window窗口系統的動態鏈接庫所在的目錄.

下面看看我的系統中此文件的內容如何:

# cat /etc/ld.so.conf
/usr/X11R6/lib
/usr/zzz/lib
#

由上可以看出,該動態庫配置文件中,增加了一個/usr/zzz/lib目錄.這是我自己新建的共享庫目錄,下面存放我新開發的可供系統共享的動態鏈接庫.

3.2 動態鏈接庫管理命令

為了讓動態鏈接庫為系統所共享,還需運行動態鏈接庫的管理命令--ldconfig.此執行程序存放在/sbin目錄下.

ldconfig命令的用途,主要是在默認搜尋目錄(/lib和/usr/lib)以及動態庫配置文件/etc/ld.so.conf內所列的目錄下,搜索出可共享的動態鏈接庫(格式如前介紹,lib*.so*),進而創建出動態裝入程序(ld.so)所需的連接和緩存文件.緩存文件默認為 /etc/ld.so.cache,此文件保存已排好序的動態鏈接庫名字列表.

ldconfig通常在系統啟動時運行,而當用戶安裝了一個新的動態鏈接庫時,就需要手工運行這個命令.

ldconfig命令行用法如下:

ldconfig [-v|--verbose] [-n] [-N] [-X] [-f CONF] [-C CACHE] [-r ROOT] [-l] [-p|--print-cache] [-c FORMAT] [--format=FORMAT] [-V] [-?|--help|--usage] path...

ldconfig可用的選項說明如下:

(1) -v或--verbose : 用此選項時,ldconfig將顯示正在掃描的目錄及搜索到的動態鏈接庫,還有它所創建的連接的名字.

(2) -n : 用此選項時,ldconfig僅掃描命令行指定的目錄,不掃描默認目錄(/lib,/usr/lib),也不掃描配置文件/etc/ld.so.conf所列的目錄.

(3) -N : 此選項指示ldconfig不重建緩存文件(/etc/ld.so.cache).若未用-X選項,ldconfig照常更新文件的連接.

(4) -X : 此選項指示ldconfig不更新文件的連接.若未用-N選項,則緩存文件正常更新.

(5) -f CONF : 此選項指定動態鏈接庫的配置文件為CONF,系統默認為/etc/ld.so.conf.

(6) -C CACHE : 此選項指定生成的緩存文件為CACHE,系統默認的是/etc/ld.so.cache,此文件存放已排好序的可共享的動態鏈接庫的列表.

(7) -r ROOT : 此選項改變應用程序的根目錄為ROOT(是調用chroot函數實現的).選擇此項時,系統默認的配置文件/etc/ld.so.conf,實際對應的為 ROOT/etc/ld.so.conf.如用-r /usr/zzz時,打開配置文件/etc/ld.so.conf時,實際打開的是/usr/zzz/etc/ld.so.conf文件.用此選項,可以大大增加動態鏈接庫管理的靈活性.

(8) -l : 通常情況下,ldconfig搜索動態鏈接庫時將自動建立動態鏈接庫的連接.選擇此項時,將進入專家模式,需要手工設置連接.一般用戶不用此項.

(9) -p或--print-cache : 此選項指示ldconfig打印出當前緩存文件所保存的所有共享庫的名字.

(10) -c FORMAT 或 --format=FORMAT : 此選項用於指定緩存文件所使用的格式,共有三種:old(老格式),new(新格式)和compat(兼容格式,此為默認格式).

(11) -V : 此選項打印出ldconfig的版本信息,而後退出.

(12) -? 或 --help 或 --usage : 這三個選項作用相同,都是讓ldconfig打印出其幫助信息,而後退出.

舉三個例子:

例1:

# ldconfig -p
793 libs found in cache `/etc/ld.so.cache'
libzvt.so.2 (libc6) => /usr/lib/libzvt.so.2
libzvt.so (libc6) => /usr/lib/libzvt.so
libz.so.1.1.3 (libc6) => /usr/lib/libz.so.1.1.3
libz.so.1 (libc6) => /lib/libz.so.1
......
#

注: 有時候用戶想知道系統中有哪些動態鏈接庫,或者想知道系統中有沒有某個動態鏈接庫,這時,可用-p選項讓ldconfig輸出緩存文件中的動態鏈接庫列表,從而查詢得到.例子中,ldconfig命令的輸出結果第1行表明在緩存文件/etc/ld.so.cache中找到793個共享庫,第2行開始便是一系列共享庫的名字及其全名(絕對路徑).因為實際輸出結果太多,為節省篇幅,以......表示省略的部分.

例2:

# ldconfig -v
/lib:
liby.so.1 -> liby.so.1
libnss_wins.so -> libnss_wins.so
......
/usr/lib:
libjscript.so.2 -> libjscript.so.2.0.0
libkspell.so.2 -> libkspell.so.2.0.0
......
/usr/X11R6/lib:
libmej-0.8.10.so -> libmej-0.8.10.so
libXaw3d.so.7 -> libXaw3d.so.7.0
......
#

注: ldconfig命令在運行正常的情況下,默認不輸出什麼東西.本例中用了-v選項,以使ldconfig在運行時輸出正在掃描的目錄及搜索到的共享庫, 用戶可以清楚地看到運行的結果.執行結束後,ldconfig將刷新緩存文件/etc/ld.so.cache.

例3:

# ldconfig /usr/zhsoft/lib
#

注: 當用戶在某個目錄下面創建或拷貝了一個動態鏈接庫,若想使其被系統共享,可以執行一下"ldconfig 目錄名"這個命令.此命令的功能在於讓ldconfig將指定目錄下的動態鏈接庫被系統共享起來,意即:在緩存文件/etc/ld.so.cache中追加進指定目錄下的共享庫.本例讓系統共享了/usr/zhsoft/lib目錄下的動態鏈接庫.需要說明的是,如果此目錄不在/lib,/usr/lib 及/etc/ld.so.conf文件所列的目錄裡面,則再度運行ldconfig時,此目錄下的動態鏈接庫可能不被系統共享了.

3.3 動態鏈接庫如何共享

了解了以上知識,我們可以采用